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1、第28卷增刊2002年12月自动化学报陈翰馥(中国科学院数学与系统科学研究院系统科学所北京100080)(E-mail:hfchen@control.iss.ac.cn)摘要讨论作为基础研究的自动控制论的特点、评价及应支持的内容.关键词自动控制理论,基础研究中图分类号TP13收稿日期2002-04-10收修改稿日期2002-08-05CONTROLTHEORYASBASICRESEARCHCHENHan-Fu(InstituteofSystemsScience,AcademyofMathematicsandSystemsSciencesCh
2、ineseAcademyofSciences,Beijing100080)(E-mail:hfchen@control.iss.ac.cn)Abstract:Thefollowingproblemsarediscussed:asbasicresearchwhatarethefeaturesofcontroltheory?whataretheevaluationcriteriaforresultsofcontroltheory?andwhatarethemaintopicstosupportincontroltheory?Keywords:C
3、ontroltheory,basicresearch1自动控制理论的特点自动控制作为自动化领域的重要内容,它的基础研究有两个特点.1)控制本身是一种工具,它不局限于某个系统.控制理论作为自动控制的基础理论,具有普适性,好比微积分、线性代数,任何领域都可拿来用.研究自动控制,不象研究计算机、新材料等,可以提出具体的量化指标,可以得到本身有显示度的成果.2)自动控制有很强的应用背景.对自动控制的需求很广泛,小到日常的家用电器、汽车等,大一点如航天、航空、制造系统等,还有各种大型的、更为复杂的系统都需要控制.没有应用背景的“控制理论”就缺乏生命力
4、.如何巧妙地运用控制的基础理论来解决实际问题是和研究控制理论本身不同的另一种创造性工作.2支持基础研究尽管一个国家的经济发展依赖于它的工程技术水平,但如果只重视技术、应用,而不注意基础研究,虽然通过买专利、仿造,一时也能得到一定成效,但没有自主产权,生产的发展就会缺乏后劲.现在日本学者也意识到,战后几十年片面重视技术,确实使日本在一段时间内经济快速发展,有些技术领域一时超过了美国,但由于对基础研究重视不够,技术的发展受到制约,领先的领域又被人超过去了[1].值得一提的是,日本的基础研究所取得的成就和对基础研究的投入远比我国高.自动控制理论和
5、应用是对立统一的两个方面,两者相辅相承,不可分割,也不可不区分.诚如上面所述,自动控制理论属具有普适性的基础研究,它研究带有一定概括性的系统的控制问题.我们评价自动控制的基础研究,一方面要看它有否实际意义,但象所有的基础理论一样,不能以“能否立马用上”这样一个简单标准来衡量自动控制理论工作的意义,否则一定会导致庸俗化,而削弱自动控制的基础研究.作为基础研究的成果,一定要到国际上去竞争.虽然不应片面强调国外引用率及SCI指标等,但是在国际上没有任何反映的一项基础研究成果,很难令人信服它会是一流的.尽管自动控制理论和应用是不可分割的对立统一的两
6、方面,但作为研究工作者本身,两者未必要兼顾.做基础研究,只有全身心地去做,才有可能做出成绩.很难想象,一个人能同时在基础研究、应用研究及技术开发等领域都是强者.国家自然科学基金委是支持自由探索和原始创新的主要机构,多年来对自动控制基础研究做了有力的支持.今后,不仅基金委还有我们全体自动化界的同行们,一定会一如既往,摒弃急功近利的短视行为,用长远的眼光来看待自动控制基础研究的重要作用,加强对它的支持[2].3系统控制基础研究的挑战性课题自动控制理论在近50年里得到很大发展.对机制较简单、环境较理想、控制目标单一的系统,在理论上得到较好解决,并
7、且得到大量成功的应用,例如线性二次指标控制、卡尔曼滤波、自校正调节器等.那么这个学科在21世纪里还要做什么?1)实际系统往往十分复杂,可能具有“非线性”、“多层次”、“强耦合”、“无穷维”、“随机性”、“不确定性”等多种复杂特性的组合.例如大型射电望远镜或大型天线阵的控制,它包含了非线性、无穷维、随机、不确定性等因素,这类问题不能用传统意义下某一类系统的控制理论就能彻底解决的,更不要说诸如大型石油化工连续生产过程、大型网络的通信和控制等,这类系统规模大、层次多、耦合强、环境复杂,它们的的建模和控制,涉及到多体系建模和多目标控制,用现有的控制
8、理论很难解决.2)多学科交叉中出现的控制问题,例如经济系统、生态系统、生物、基因等领域中出现的控制问题、和量子计算机有关的量子系统的控制等,需要综合运用系统科学、计算科学、现代数
